CN103797051A

CN103797051A - 由纤维增强复合材料制成并具有优异的表面外观的成形制品

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Publication number: CN103797051A
Application number: CN201280043385.9A
Authority: CN
Inventors: 荒川源臣; 杉山亨; 谷口路治; 长仓裕规
Original assignee: Teijin Ltd
Current assignee: Teijin Ltd
Priority date: 2011-09-06
Filing date: 2012-09-04
Publication date: 2014-05-14
Anticipated expiration: 2032-09-04
Also published as: CN103797051B; EP2754685A1; JP6170837B2; WO2013035705A1; US9855689B2; JPWO2013035705A1; EP2754685B1; US20140186584A1; KR20140066182A; EP2754685A4

Abstract

本发明的成形制品由包含平均长度为5mm以上并且100mm以下的增强纤维和热塑性树脂的纤维增强复合材料制成，其中，增强纤维的体积分数（Vf=100×增强纤维体积/（增强纤维体积+热塑性树脂体积））为5至80%，在成形制品的表面上形成有纹理，并且包含临界单纤维数以上增强纤维的增强纤维束（A）与增强纤维的总量的比率为20Vol%以上并且99Vol%以下，临界单纤维数由式（1）定义：临界单纤维数=600/D（1）（其中，D是单增强纤维的平均纤维直径（μm））。

Description

由纤维增强复合材料制成并具有优异的表面外观的成形制品

技术领域

本发明涉及一种成形制品以及用于制造该成形制品的方法，该成形制品由包含增强纤维和热塑性树脂的纤维增强复合材料制成并具有优异的表面外观。

背景技术

近年来，在诸如电气和电子设备、汽车、医疗设备、飞机、建筑材料和通用工业部件及其需要轻量且具有高刚性的外壳或部件的各个领域中，对于轻量化存在着不断增长的需求。作为具有薄的厚度和高刚性的外壳或部件，已经使用了铝合金或镁合金的轧制板压制成的成形制品，使用模铸成型获得的成形制品，通过对填充有玻璃纤维或碳纤维的纤维增强复合材料进行注射模制获得成形制品，或通过纤维增强复合材料板与热塑性树脂进行整体注射模制而获得的成形制品。

铝合金或镁合金具有优异的强度或刚性，但是由于存在成形性能的限制，难以以其模制复杂形状。此外，存在着金属构件（尤其是镁合金）具有低的耐腐蚀性的问题，并且存在着表面被大气中的水分或用户汗水中包含的水分或盐腐蚀，造成构件外观不佳的问题。

专利文献1提出了一种用于制造外壳的方法，所述方法包括用树脂层被覆整个由镁合金制成的构件的表面的被覆步骤，以及对构件和这样的树脂部进行整体模制的模制步骤。在这种方法中，可以形成复杂形状并赋予耐腐蚀性，但是工艺复杂。此外，尽管铝合金或镁合金和树脂具有高于铁的比强度，但其比强度低于下面将要描述的纤维增强复合材料。因此，在获得轻量化方面存在限制。

由于纤维增强复合材料具有比强度、优异的比刚度和优异的耐腐蚀性，因此纤维增强复合材料已在广泛领域中用于上述目的。具体来说，由填充有玻璃纤维或碳纤维的纤维增强复合材料制成的成形制品，由于形状方面的高灵活性和高生产率，已被广泛使用。然而，由于成形制品中包含的纤维长度稍短，所以成形制品在需要高强度和刚度的的应用中仍存在问题。

同时，由于优异的比强度和比刚度，使用连续纤维增强的纤维增强复合材料主要被用于需要高强度或刚度的应用中。然而，由于上述的纤维增强复合材料与树脂或通过注射模制的纤维增强复合材料相比在形状方面的灵活性低，因此难以使用简单物质模制复杂的形状。此外，还存在下述问题，即由于该纤维增强复合材料通过将增强纤维以纺织物形式层叠为多层来制造，因此生产率低。专利文献2提出了一种复合成形制品，其通过将树脂构件结合到由包括增强纤维、尤其是连续纤维的制成的板型构件的外缘来获得。因此，可以实现具有复杂形状的成形制品。然而，由于该成形制品通过多个步骤来制造，生产率可能不高。另外，使用连续纤维的纤维增强复合材料通常通过对被称为预浸料坯的材料进行2小时以上的加热和加压来获得，所述预浸料坯通过将热固性树脂事先浸渍到增强纤维基材中来获得。

最近提出了一种RTM模制方法，在所述方法中，在将其中未浸渍有树脂的增强纤维基材置于模具中之后，使热固性树脂能够在模具中流动，并且在这种方法中，模制时间显著减少。然而，即使是在RTM模制方法中，由于模制一个部件要花费10分钟以上的时间，因此生产率也没有提高。

因此，已经注意到了使用热塑性树脂代替常规的热固性树脂作为基质制造的纤维增强复合材料（例如专利文献3）。然而，使用热塑性树脂作为基质制造的纤维增强复合材料目前正在研究和开发之中，通过模制纤维增强复合材料获得具有优异表面外观和可耐受实际应用的质量的成形制品的技术，还没有被充分建立。

引用文献列表

专利文献

专利文献1：日本专利申请公布No.2010-147376

专利文献2：日本专利申请公布No.2010-14180

专利文献3：国际公布No.2007/097436

发明概述

技术难题

本发明的目的是提供一种成形制品，以及制造该成形制品的方法，该成形制品由包含增强纤维和热塑性树脂的纤维增强复合材料制成并具有优异的表面外观。

解决问题的手段

有鉴于上述难题，本发明人发现，在由包含具有满足特定纤维开纤条件的树脂纤维束的随机增强纤维和热塑性树脂的纤维增强复合材料制成的成形制品中，在模制处理中在成形制品的表面上进行精细加工，并且所述成形制品具有优异的强度。

也就是说，本发明涉及一种由纤维增强复合材料制成的成形制品，所述纤维增强复合材料包含平均长度为5mm以上并且100mm以下的增强纤维和热塑性树脂，其中增强纤维的体积分数（Vf=100×增强纤维体积/（增强纤维体积+热塑性树脂体积））为5至80%，在所述成形制品的表面上形成有纹理，并且包括临界单纤维数以上增强纤维的增强纤维束（A）与所述增强纤维的总量的比率为20Vol%以上并且99Vol%以下，所述临界单纤维数由式（1）定义：

临界单纤维数=600/D （1）

（其中D是单增强纤维的平均纤维直径（μm））。

此外，本发明涉及一种使用无序毡制造成形制品的方法，所述无序毡包含平均纤维长度为5mm以上并且100mm以下的增强纤维和热塑性树脂，其中所述增强纤维的单位面积纤维重量为25至10000g/m²，并且包含临界单纤维数以上增强纤维的增强纤维束（A）与所述无序毡中增强纤维的总量的比率为20Vol%以上并且99Vol%以下，所述临界单纤维数由式（1）定义：

临界单纤维数=600/D （1）

（其中D是单增强纤维的平均纤维直径（μm））。

所述方法包括用于执行浸渍处理和模制处理的下列步骤A-1）至A-3）：

A-1）获得预浸料坯的步骤：通过当所述热塑性树脂为结晶体时将所述无序毡加热到在熔点至分解温度范围内的温度，或者当所述热塑性树脂为无定形时将所述无序毡加热到在玻璃化转变温度至分解温度的范围内的温度，对所述无序毡进行加压，并且将所述热塑性树脂浸渍到所述增强纤维束中，来获得预浸料坯；

A-2）在当所述热塑性树脂为结晶体时将步骤A-1）中获得的所述预浸料坯加热至熔点以上并低于分解温度的温度，或者当所述热塑性树脂为无定形时将所述预浸料坯加热到玻璃化转变温度以上并低于分解温度的温度之后，将在所述步骤A-1）中获得的所述预浸料坯布置在纹理加工模具中，使得由式（3）表示的装料比在5%以上的范围内的步骤，当所述热塑性树脂为结晶体时将所述模具的温度调整到低于熔点的温度，或者当所述热塑性树脂无定形时将所述模具的温度调整到低于玻璃化转变温度的温度：

装料比（%）=100×基材面积（mm²）/模腔投影面积（mm²）（3）

（其中所述基材面积是指所有所布置的无序毡或预浸料坯在拔模方向上的投影面积，并且所述模腔投影面积是指在所述拔模方向上的投影面积）；以及

A-3）对所述步骤A-2）中布置在所述纹理加工模具中的所述预浸料坯进行加压和模制的步骤。

或者，所述方法包括用于执行浸渍处理和模制处理的下列步骤B-1）至B-4）：

B-1）将所述无序毡布置在纹理加工模具中，使得由式（3）表示的装料比在5%以上的范围内的步骤：

（其中所述基材面积是指所有所布置的无序毡或预浸料坯在拔模方向上的投影面积，并且所述模腔投影面积是指在所述拔模方向上的投影面积）；

B-2）当所述热塑性树脂为结晶时将所述纹理加工模具加热到在所述热塑性树脂的熔点至分解温度的范围内的温度，或者当所述热塑性树脂为无定形时将所述模具加热到在所述热塑性树脂的玻璃化转变温度至分解温度的范围内的温度，并对所述无序毡进行加压以进行浸渍的步骤（第一压制步骤）；

B-3）在至少一个压力阶段下对所述无序毡进行加压以使最终压力阶段的压力比所述第一压制步骤的压力高1.2至100倍的步骤（第二压制步骤）；以及

B-4）通过当所述热塑性树脂为结晶体时将所述模具的温度调整到低于熔点，或者当所述热塑性树脂为无定形时将所述模具的温度调整到低于玻璃化转变温度，对所述无序毡进行模制的步骤。

本发明的效果

根据本发明，通过使用由包含增强纤维和热塑性树脂的纤维增强复合材料制成并具有优异表面外观的成形制品，这样的成形制品可以实现在诸如电气和电子设备、汽车、医疗设备、飞机、建筑材料和通用工业部件的各个领域中对减轻的重量和表面外观的要求。

附图简述

图1是在通过实施例1、2、6至10和比较例3获得的成形制品中包括具有凹凸图案，凸密度为50个凸起/20mm，深度为30μm，拔模角为5度的纹理的表面的示意图。在实施例1、2和6至10以及比较例1至3中使用一纹理加工模具，该纹理加工模具包括具有转移所述纹理形状的表面的模腔。

图2是在通过实施例3获得的成形制品中包括具有凹凸图案，凸面密度为10个凸起/20mm，深度为150μm，拔模角为10度的纹理的表面的示意图。在实施例3中使用一纹理加工模具，该纹理加工模具包括具有转移所述纹理形状的表面的模腔。

图3是通过实施例4获得的成形制品的具有皮革样纹理的表面的照片（深度为225μm，拔模角为23度）。

图4是通过实施例5获得的成形制品的具有皮革样纹理的表面的照片（深度为110μm，拔模角为11度）。

具体实施方式

在下面，将依次描述本发明的实施方式，但是本发明不限于此。

<成形制品>

提供了由纤维增强复合材料制成的成形制品，该纤维增强复合材料包含平均长度为5mm以上并且100mm以下的增强纤维和热塑性树脂。在所述成形制品中，增强纤维的体积分数（Vf=100×增强纤维体积/（增强纤维体积+热塑性树脂体积））为5至80%，在成形制品的表面上形成有纹理，并且包括临界单纤维数以上增强纤维的增强纤维束（A）与增强纤维的总数的比率为20Vol%以上并且99Vol%以下，所述临界单纤维数由式（1）定义：

临界单纤维数=600/D （1）

（其中D是的单增强纤维平均纤维直径（μm））。

本发明的成形制品在表面上具有纹理。在本发明中，纹理是指在成形制品的表面上形成的图案。图案的实例包括凹凸图案和褶皱。图案可以是规则图案或不规则图案，但是优选地可以是规则的凹凸图案或规则的褶皱。考虑到高级感，皮革样凹凸图案或皮革样褶皱是特别优选的。一个图案的深度为1至1000μm，优选地5至500μm。更优选地，一个图案的深度为10至300μm。当一个图案的深度小于1μm时，由于图案不容易被感知，因此表面外观变差。当一个图案的深度超过1000μm时，由于图案不被认可为设计，因此表面外观可能变差。一个图案的拔模角为0.1至50度，优选地0.5至30度。更优选地，一个图案的拔模角为1至20度。当拔模角太小时，难以在模制时将成形制品与模具分开。当拔模角太大时，由于图案不容易被认可为设计，因此表面外观可能变差。优选地，一个图案的尺寸为1至1000μm，更优选地5至500μm。当这样的图案规则排列时，图案的数量优选地为每10mm10至1000个，更优选地为10至100个。当如在褶皱中那样图案中长轴方向与短轴方向的纵横比大时，长轴方向上的长度为1至1000mm，优选地为5至500mm。更优选地，长轴方向上的长度为10至100mm。短轴方向上的长度为1至1000μm，优选地为50至500μm。更优选地，短轴方向上的长度为10至300μm。

通过在成形制品的表面上形成这样的纹理，可以赋予成形制品良好的表面外观和高级感。其上形成有纹理的成形制品，优选地使用在电气和电子设备例如电视机、盒式磁带录像机、个人电脑、相机和数码相机的外壳或部件以及汽车的内部部件例如仪表盘和门饰板中。

构成本发明的成形制品的增强纤维是不连续的，并具有5mm以上并且100mm以下的平均纤维长度。因此，可以获得除了静态强度和刚度之外，对即使冲击载荷或长期疲劳荷载也具有高物理性质的成形制品。当成形制品具有短于5mm的平均纤维长度时，成形制品的物理性质可能降低，而当成形制品具有长于100mm的平均纤维长度时，增强纤维的可操纵性可能降低。增强纤维的平均纤维长度优选地为10mm以上，更优选地为15mm以上，还更优选地为20mm以上。此外，增强纤维的纤维长度优选地为80mm以下，更优选地60mm以下。5mm至80mm的平均纤维长度是特别优选的。

对构成本发明的成形制品的纤维增强复合材料中所包含的增强纤维的实例没有特别限制，并且可以包括选自下列的至少一种：无机纤维例如碳纤维、玻璃纤维、不锈钢纤维、氧化铝纤维和矿物纤维，以及有机纤维例如聚醚醚酮纤维、聚苯硫醚纤维、聚醚砜纤维、芳纶纤维、聚苯并噁唑纤维、聚丙烯酸酯纤维、聚酮纤维、聚酯纤维、聚酰胺纤维和聚乙烯醇纤维。在这些增强纤维中，出于要求强度或刚度的目的，增强纤维优选地可以是选自碳纤维、芳纶纤维和玻璃纤维的至少一种。出于要求导电性的目的，碳纤维是优选的，以金属例如镍被覆的碳纤维是更加优选的。出于要求电子波透射的目的，玻璃纤维或有机纤维是优选的，并且考虑到电磁波透射与强度之间的平衡，芳纶纤维和玻璃纤维是更加优选的。出于要求抗冲击强度的目的，有机纤维是优选的，并且考虑到成本，聚酰胺纤维和聚酯纤维是更加优选的。尤其是，由于可以提供具有优异的强度的轻质复合材料，碳纤维是优选的。

对构成本发明的成形制品的纤维增强复合材料中所包含的增强纤维的平均纤维直径没有特别限制，并且例如在碳纤维的情形中，平均纤维直径优选地为3至12μm，更优选地为5至7μm。在聚酯纤维的情形中，平均纤维直径优选地为10至50μm，更优选地为15至35μm。增强纤维可以彼此组合使用，并且增强纤维的种类可以根据成形制品的部位适当地使用。还可以在将使用不同增强纤维的纤维增强复合材料完全或部分层叠的同时制造成形制品。

构成本发明的成形制品的纤维增强复合材料中所包含的热塑性树脂的实例可以包括选自下列的至少一种：氯乙烯树脂，偏氯乙烯树脂，乙酸乙烯酯树脂，聚乙烯醇树脂，基苯乙烯树脂，丙烯腈-苯乙烯树脂（AS树脂），丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂（ABS树脂），丙烯酸树脂，甲基丙烯酸树脂，聚乙烯树脂，聚丙烯树脂，聚酰胺6树脂，聚酰胺11树脂，聚酰胺12树脂，聚酰胺46树脂，聚酰胺66树脂，聚酰胺610树脂，聚缩醛树脂，聚碳酸酯树脂，聚对苯二甲酸乙二酯树脂，聚萘二甲酸乙二酯树脂，聚对苯二甲酸丁二酯树脂，聚丙烯酸酯树脂，聚苯醚树脂，聚苯硫醚树脂，聚砜树脂，聚醚砜树脂，聚醚醚酮树脂和聚乳酸树脂。在这些树脂中，考虑到改进物理性质的效果和使用的方便性，热塑性树脂更优选地可以是选自聚烯烃、聚酰胺、聚碳酸酯和聚酯的至少一种。聚酰胺优选地可以是选自聚酰胺6树脂、聚酰胺11树脂、聚酰胺12树脂、聚酰胺46树脂、聚酰胺66树脂和聚酰胺610树脂的至少一种。聚酯优选地可以是选自聚对苯二甲酸乙二酯树脂、聚萘二甲酸乙二酯树脂和聚对苯二甲酸丁二酯树脂的至少一种。

在本发明的成形制品中，由下式（4）定义的增强纤维相对于构成成形制品的纤维增强复合材料的体积分数（Vf）为5至80%。

增强纤维体积分数（Vf）=100×增强纤维体积/（增强纤维体积+热塑性树脂体积）（4）

增强纤维体积分数（Vf）是指包含在由纤维增强复合材料制成的成形制品中的增强纤维和热塑性树脂的组成。当增强纤维体积分数小于5%时，可能表现不出增强效果。此外，当增强纤维体积分数高于80%时，容易在纤维增强复合材料中产生空隙，从而可能降低成形制品的物理性质。增强纤维体积分数更优选地为20至60%。

作为计算增强纤维体积分数（Vf）的具体方法，该方法包括通过从成形制品的样品中除去热塑性树脂来测量热塑性树脂和增强纤维的重量，使用每种组分的密度将重量值变换成体积，然后将体积值代入上面的公式。

作为从成形制品的样品中除去热塑性树脂的方法，当增强纤维是无机纤维例如碳纤维或玻璃纤维时，可以优选并简单地使用燃烧和移除（热解）方法。在这种情形中，在测量完全干燥的成形制品样品的重量之后，通过使用电熔炉将样品在500至700℃下处理5至60分钟，烧掉热塑性树脂组分。在燃烧后剩余的增强纤维可以在干燥气氛中冷却，然后可以通过测量重量来计算每种组分的重量。

作为从成形制品样品移除热塑性树脂的方法，优选地使用下述方法，即使用容易分解热塑性树脂或溶解热塑性树脂的化学物质来分解或溶解热塑性树脂。具体来说，可以测量面积为1cm²至10cm²的薄成形制品样品的重量，并且可以使用溶解或分解热塑性树脂的化学物质来提取溶解的组分。随后，将残留物洗净并干燥，并且可以测量和计算每种组分的重量。例如，当热塑性树脂是聚丙烯时，可以使用热甲苯或二甲苯来溶解聚丙烯。当热塑性树脂是聚酰胺时，可以使用热甲酸来溶解聚酰胺。当热塑性树脂是聚碳酸酯，可以使用热的氯化烃类来溶解聚碳酸酯。

当构成本发明的成形制品的纤维增强复合材料中所包含的增强纤维和热塑性树脂的含量用重量来表述时，以100重量份的增强纤维计，热塑性树脂在优选地50至1000重量份、更优选地50至500重量份、还更优选地60至300重量份的范围内。当热塑性树脂与100重量份的增强纤维的比率低于50重量份时，容易在纤维增强复合材料中产生空隙，因此强度或刚度可能降低。相反，当热塑性树脂的比率高于1000重量份时，可能无法容易地表现出增强纤维的增强效果。

在本发明的成形制品中，可以考虑在使用纹理加工模具形成有纹理的部分之外的表面是平滑的。在此，表面是平滑的意味着当目测检查成形制品的表面时，识别不到非预期的粗糙状图案、褶皱和凹凸图案，并且表面是平坦和光滑的。

此外，本发明的成形制品可能具有均匀的厚度。此处提到的均匀厚度意味着在具有纹理例如凹凸状的纹理的表面上，凸部的顶部高度或应该具有相同深度的凹部的底部深度中不存在变差。此外，对于成形制品表面的未形成有纹理的部分的均匀厚度来说，当在多个部分处测量成形制品的厚度并计算算术平均值（在后文中，除非具体指明，否则“平均值”是指算数平均值）时，厚度的变差被表示成在平均值的±10%之内。也就是说，由式（5）表示的每个测量点的厚度的变差（%）为-10以上并且+10以下。

厚度的变差（%）=100×（厚度测量值–厚度平均值）/厚度平均值（5）

此外，当成形制品的均匀厚度被表示成另一种表述形式时，从成形制品的未形成有纹理的每个部分的厚度和厚度平均值计算的标准偏差，优选地为0至0.1，更优选地为0至0.08，还更优选地为0至0.07，最优选地为0至0.01。由于在成形制品的各个部分处厚度完全均匀，标准偏差值特别优选地为0。

当检查成形制品的厚度是否均匀时测量成形制品厚度的点的数目优选地大。然而，考虑到准确性和测量的工作量，测量厚度的部分的数目优选地为5以上并且100以下，更优选地为10以上并且50以下。作为用于测量成形制品厚度的部分，优选均匀地测量成形制品的未形成有纹理的部分。

在本发明的成形制品中，包含临界单纤维数以上增强纤维的增强纤维束（A）与增强纤维的总量的比率为20Vol%以上并且99Vol%以下，所述临界单纤维数由式（1）表示

临界单纤维数=600/D（1）

（其中D是单增强纤维的平均纤维直径（μm））。

当增强纤维束（A）与增强纤维的总量的比率低于20Vol%时，可以获得具有优异的表面质量的成形制品，但是难以获得具有优异的机械性质的成形制品。当增强纤维束（A）与增强纤维的总量的比率高于99Vol%时，由于增强纤维的缠结部分局部变厚，难以获得薄壁成形制品。增强纤维束（A）的比率优选地为30Vol%以上至低于90Vol%，更优选地为30Vol%以上至低于80Vol%。

当增强纤维束（A）被表示成另一种表述形式时，在构成本发明的成形制品的纤维增强复合材料中，20Vol%以上并且99Vol%以下的增强纤维是包含临界单纤维数以上增强纤维的增强纤维束（A），所述临界单纤维数由式（1）表示，其他1Vol%以上并且80Vol%以下的增强纤维是单纤维或包含少于临界单纤维数的纤维的纤维束，并且这样的增强纤维分散在热塑性树脂中。

此外，在构成本发明的成形制品的纤维增强复合材料中，在包含临界单纤维数以上增强纤维的增强纤维束（A）的平均纤维数量（N）优选地满足式（2）的情况下，厚度约0.2至1mm的薄壁成形制品优选地具有平滑表面和均匀厚度，

0.7×10⁴/D²<N<1×10⁵/D² （2）

（其中D是单增强纤维的平均纤维直径（μm））。

具体来说，当增强纤维是碳纤维并且无序毡中包含的碳纤维的平均纤维直径为5至7μm时，临界单纤维数在86至120的范围内。当碳纤维的平均纤维直径为5μm时，纤维束中的平均纤维数量在超过280至低于4000、优选地600至2500、更优选地600至1600的范围内。当碳纤维的平均纤维直径为7μm时，纤维束中的平均纤维数量在超过142至低于2040、优选地300至1600、更优选地300至800的范围内。

当增强纤维束（A）中的平均纤维数量（N）为0.7×10⁴/D²以下时，获得高的增强纤维体积分数（Vf）可能是困难的。此外，当增强纤维束（A）中的平均纤维数量（N）为1×10⁵/D²以上时，可能局部形成厚的部分，其可能产生空隙。更优选地，增强纤维束（A）的平均纤维数量（N）满足式（2’），

0.7×10⁴/D²<N<6×10⁴/D² （2’）

（其中D是单增强纤维的平均纤维直径（μm））。

在本发明的成形制品中，通过用在任意方向和与其垂直的方向（在后文中被称为0度方向和90度方向）上测量的拉伸模量值中的较大值除以较小值获得的拉伸模量比（在后文中也简称Eδ），优选地为1.0至1.3。Eδ是材料的各向同性性质的指示，并且当Eδ小于2时材料被视为具有各向同性性质，而当Eδ为1.3以下时材料被视为具有特别优异的各向同性性质。

除了增强纤维和热塑性树脂之外，构成本发明的成形制品的纤维增强复合材料还可以包含功能性填充剂和添加剂，只要本发明的目的不受损害即可。填充剂和添加剂可以包括有机/无机填充剂、阻燃剂、抗UV剂、颜料、脱模剂、软化剂、增塑剂和表面活性剂，但不限于此。尤其是，当用于电子和电气设备或汽车时，无序毡需要高阻燃性。因此，阻燃剂优选地包含在热塑性树脂中。阻燃剂可以使用选自本领域中已知阻燃剂并且对其没有特别限制，只要它可以为热塑性复合材料提供阻燃性即可。具体来说，阻燃剂的实例可以包括磷系阻燃剂、氮系阻燃剂、硅酮化合物、有机碱金属盐、有机碱土金属盐和溴系阻燃剂。这些阻燃剂可以单独或组合使用。考虑到物理性质、可模制性能和阻燃性之间的平衡，以100重量份的树脂计，阻燃剂的量可以优选地在1至40重量份、更优选地1至20重量份的范围内。

<制造成形制品的方法>

本发明涉及一种使用无序毡制造成形制品的方法，在所述无序毡中包含平均纤维长度为5mm以上并且100mm以下的增强纤维和热塑性树脂，增强纤维的单位面积纤维重量为25至10000g/m²、更优选地为25至3000g/m²，并且包含临界单纤维数以上增强纤维的增强纤维束（A）与无序毡中增强纤维的总量的比率为20Vol%以上并且99Vol%以下，所述临界单纤维数由式（1）定义

临界单纤维数=600/D（1）

（其中D是单增强纤维的平均纤维直径（μm））。

本发明的成形制品通过在上述无序毡上经下列步骤A-1）至A-3）进行浸渍处理和模制处理来获得：

A-1）获得预浸料坯的步骤：通过当热塑性树脂为结晶体时将无序毡加热至在熔点至分解温度范围内的温度，或者当热塑性树脂为无定形时将无序毡加热至在玻璃化转变温度至分解温度范围内的温度，对无序毡进行加压，并且将热塑性树脂浸渍到增强纤维束中来获得预浸料坯；

A-2）在当热塑性树脂为结晶体时将在步骤A-1）中获得的预浸料坯加热到熔点以上并低于分解温度的温度，或者当热塑性树脂为无定形时将在步骤A-1）中获得的预浸料坯加热到玻璃化转变温度以上并低于分解温度的温度之后，将在步骤A-1）中获得的预浸料坯布置在纹理加工模具中，使得由式（3）表示的装料比在5%以上的范围内的步骤，当热塑性树脂为结晶体时纹理加工模具的温度被调整到低于熔点的温度，或者当热塑性树脂为无定形时纹理加工模具的温度被调整到低于玻璃化转变温度的温度：

（其中基材面积是指所有布置的无序毡或预浸料坯在拔模方向上的投影面积，并且模腔投影面积是指在所述拔模方向上的投影面积）；以及

A-3）对在步骤A-2）中布置在纹理加工模具中的预浸料坯进行加压并模制的步骤。

B-1）将无序毡布置在纹理加工模具中，使得由式（3）表示的装料比在5%以上的范围内的步骤：

（其中基材面积是指所有布置的无序毡或预浸料坯在拔模方向上的投影面积，并且模腔投影面积是指在所述拔模方向上的投影面积）；

B-2）当热塑性树脂为结晶体时将纹理加工模具加热至在热塑性树脂的熔点至分解温度的范围内的温度，或者当热塑性树脂为无定形时将纹理加工模具加热至在热塑性树脂的玻璃化转变温度至分解温度的范围内的温度，并对无序毡进行加压以进行浸渍的步骤（第一压制步骤）；

B-3）在至少一个压力阶段下中对无序毡进行加压，以使最终压力阶段的压力比所述第一压制步骤的压力高1.2至100倍的步骤（第二压制步骤）；以及

B-4）通过当热塑性树脂为结晶体时将模具温度调整到低于熔点，或者当热塑性树脂为无定形时将模具温度调整到低于玻璃化转变温度，对序毡进行模制的步骤。

通过步骤A-1）至A-3）进行浸渍处理和模制处理的方法是所谓的冷压方法。通过步骤B-1）至B-4）进行浸渍处理和模制处理的方法是所谓的热压方法。尽管两种加压模制方法都可应用于本发明的成形制品，但考虑到可以进一步缩短模制时间，更优选地使用冷压方法。

上述步骤可以在制造无序毡之后连续进行，或者可以在首先制造无序毡之后分开地进行。

此外，在本发明中，通过将基材（无序毡或预浸料坯）布置成相对于纹理加工模具具有低的装料比并对基材进行加压，使所述基材能够流动。由此，基材容易被填充成复杂形状。一般来说，当纤维增强复合材料能够流动时，增强纤维倾向于在流动方向上排列，并且在物理性质中可能出现各向异性性质。然而，在本发明中，通过使用上述无序毡，可以获得复杂形状并同时维持增强纤维的各向同性性质。式（3）的基材的装料比优选地为5至100%，更优选地为20至95%。还更优选地，基材的装料比为50至90%。

当基材的装料比低于5%时，由于在模制处理中当基材流动时基材被冷却，因此获得具有所需厚度的成形制品可能是困难的。相反，当基材的装料比高于100%时，不能实现通过使基材在一定程度上流动来进行模制处理的本发明的特点。此外，当基材的装料比高于100%时，由于除了增加基材的损失之外还需要修边处理，因此在生产率和成本方面存在缺点。

<<纹理加工模具>>

在本发明的制造方法中使用的纹理加工模具，在模腔中具有与成形制品的形成有纹理的部分相对应的纹理状部分。对纹理的形状没有特别限制，但是如上所述，优选地可以是的凹凸形状或褶皱形状，并且皮革样凹凸形状或皮革样褶皱形状是特别优选的。

<<无序毡>>

在本发明的制造方法中使用的无序毡中，包含平均纤维长度为5mm以上并且100mm以下的增强纤维和热塑性树脂，增强纤维的单位面积纤维重量为25至10000g/m²、优选地为25至3000g/m²，并且包含临界单纤维数以上增强纤维的增强纤维束（A）与无序毡中增强纤维的总量的比率为20Vol%以上并且99Vol%以下，所述临界单纤维数由式（1）定义，并且增强纤维束（A）中的平均纤维数量（N）满足式（2）。无序毡的增强纤维束（A）、热塑性树脂和增强纤维的详细描述，与上述构成成形制品的纤维增强复合材料的相应描述相同，但是另外地提供下列描述。

在无序毡平面中，增强纤维不以特定方向排列，而是以随机方向分散和放置。无序毡中的增强纤维的特征，即增强纤维束（A）比率、增强纤维束（A）的平均纤维数量、单位面积纤维重量和各向同性性质，在使用所述无序毡获得的成形制品中也得以维持。

在本发明的制造方法中使用的无序毡优选地是各向同性材料。当使用无序毡获得成形制品时，无序毡中增强纤维的各向同性性质在成形制品中也得以维持。使用无序毡获得成形制品，并且获得成形制品的通过用在彼此垂直的两个方向上的较大值除以较小值获得的拉伸模量比（Eδ）。因此，可以定量地评价无序毡和使用无序毡获得的成形制品的各向同性性质，而无需获得拉伸模量比（Eδ）。当所述比率（Eδ）为2以下时，成形制品被视为基本上具有各向同性性质。当所述比率（Eδ）不高于1.3时，成形制品被视为具有优异的各向同性性质。

首先，在本发明的制造方法中使用的无序毡中，当增强纤维束（A）与无序毡中增强纤维的总量的比率小于20Vol%时，可以获得具有高表面品质的成形制品，但是难以获得具有优异机械性质的成形制品。当增强纤维束（A）的比率高于99Vol%时，由于增强纤维的缠结部分局部变厚，难以获得薄壁成形制品。无序毡中增强纤维束（A）的比率优选地为30Vol%以上至低于90Vol%，并且更优选地为30Vol%以上至低于80Vol%。

如上对构成本发明的成形制品的增强纤维复合材料所描述的，在无序毡中，增强纤维束（A）的平均纤维数量（N）优选地满足式（2）。当使用平均纤维数量（N）为0.7×10⁴/D²以下的无序毡时，可能难以提供具有高的增强纤维体积分数（Vf）的成形制品。此外，当使用平均纤维数量（N）为1×10⁵/D²以上的无序毡时，可能局部形成厚的部分，从而产生空隙。更优选地，增强纤维束（A）的平均纤维数量（N）满足式（2’），

0.7×10⁴/D²<N<6×10⁴/D² （2’）

（其中D是单增强纤维的平均纤维直径（μm））。

此外，当使用在本发明的制造方法中使用的无序毡进行浸渍处理和模制处理来获得厚度为1mm以下的薄壁成形制品时，并且当使用简单分离的纤维时，难以获得具有满意性质和高的密度不均匀性的成形制品。此外，当所有纤维都被开纤时，获得更薄的成形制品变得容易。然而，由于纤维具有许多缠结部分，因此难以获得具有高的增强纤维体积分数的成形制品。利用包含增强纤维束（A）和增强纤维（B）二者的无序毡，可以获得具有优异物理性质的薄壁成形制品，增强纤维束（A）包含临界单纤维数以上增强纤维，增强纤维（B）包含单纤维和小于临界单纤维数的纤维束，其中所述临界单纤维数由式（1）定义。根据本发明的制造方法，适合于提供具有各种厚度的成形制品，并且适合于获得具有约0.2mm至约1mm的薄壁成形制品。

对在本发明的制造方法中使用的无序毡的厚度没有特别限制，并且可以为1至150mm。由于使用本发明的无序毡可以表现出更薄成形制品这一本发明的效果，无序毡优选地可以具有2至100mm的厚度。此外，通过适当地加压或使用减压装置，可以将无序毡减小到易于使用的厚度，然后可用于下一处理中。

尽管无序毡中增强纤维与热塑性树脂的比率可以从制造无序毡时各个组分的供应量的比率来获得，但可以如上所述通过燃烧和分解方法或通过使用化学物质的分解和溶解方法以除去样品中的热塑性树脂，来实际测量成形制品中增强纤维与热塑性树脂的比率。此外，通过使用每种组分的密度从每种组分的重量计算每种组分的体积来计算增强纤维体积分数（Vf）的过程，与前面所描述的相同。

在本发明的制造方法中使用的无序毡中，由式（4）定义的增强纤维相对于构成无序毡的热塑性树脂和增强纤维的体积分数（Vf），优选地为5至80%。

正如相对于成形制品所述，增强纤维体积分数（Vf）指示无序毡中包含的增强纤维和热塑性树脂的组成。当增强纤维体积分数低于5%时，可能无法充分表现出增强效果。此外，当增强纤维体积分数高于80%时，由于在获得的成形制品中易于产生空隙，因此成形制品的物理性质可能变差。增强纤维体积分数更优选地在20至60%的范围内。

当在本发明的制造方法中使用的无序毡中所包含的增强纤维和热塑性树脂的量用重量表示时，以100重量份的增强纤维计，热塑性树脂优选地在50至1000重量份、更优选地50至500重量份的范围内。以100重量份的增强纤维计，热塑性树脂还更优选地在60至300重量份的范围内。当热塑性树脂与100重量份的增强纤维的比率低于50重量份时，在获得的纤维增强复合材料中易于产生空隙，因此强度或刚度可能降低。相反，当热塑性树脂的比率高于1000重量份时，可能无法表现出增强纤维的增强效果。

在本发明的制造方法中使用的无序毡包含固体热塑性树脂，并作为预制物用于获得成形制品。在无序毡中，热塑性树脂优选地以纤维和/或颗粒形式存在。由于增强纤维与采取纤维和/或颗粒形式的热塑性树脂被混合，因此在浸渍处理期间纤维和树脂不必在模具中大规模流动，使得热塑性树脂可以被容易地浸渍。可以使用两种以上种热塑性树脂，或者可以一起使用采取纤维和/或颗粒形式的热塑性树脂，只要它们可以彼此相容即可。

对于采取纤维形式的热塑性树脂来说，细度可以优选地在100至5000dtex、更优选地1000至2000dtex的范围内。此外，平均纤维长度优选地可以在0.5至50mm、更优选地1至10mm的范围内。

采取颗粒形式的热塑性树脂的实例优选地可以包括球状颗粒、片状颗粒或柱状颗粒例如球粒（pellet）。此外，热塑性树脂优选地可以具有通过切割薄膜形成的条带形状。优选地，球状热塑性树脂可以具有圆形、椭圆形或卵形形状。在球状热塑性树脂的情形中，平均粒径优选地为0.01至1000μm。更优选地，平均粒径为0.1至900μm，并且还更优选地，平均粒径为1至800μm。对于粒径分布没有特别限制，但是更优选地，集中的粒径分布对于获得较薄成形制品来说是适合的。采取颗粒形式并具有所需粒径分布的热塑性树脂，可以通过分类来获得。

片状热塑性树脂优选地可以具有圆柱形状例如球粒、棱柱形状和鳞状形状。在这种情况下，一定程度的纵横比是容许的，但是优选地，长度与采取纤维形式的热塑性树脂的长度等同。

此外，考虑到批量生产，优选地可以使用向包含增强纤维的毡添加熔融热塑性树脂，并使增强纤维和热塑性树脂彼此一体化的方法。根据这种方法，可以容易地前进到将树脂浸渍到增强纤维中的预浸料坯制造处理。

在本发明中使用的无序毡，尤其是具有各向同性性质的无序毡，优选地通过包括下面描述的一系列处理的制造方法来制造。此外，当在切割处理中切割增强纤维时，可以将增强纤维股的宽度加宽或将股分条，使得可以不进行开纤处理。此外，正如下面描述的，在喷撒处理中，可以不使用热塑性树脂而获得包含增强纤维的毡状材料，并且可以使用挤出机向毡形材料添加熔融热塑性树脂。此外，可以向通过在喷撒处理中向毡形材料添加热塑性树脂而获得的无序毡进一步添加熔融热塑性树脂。

-切割处理：用于切割增强纤维束的处理

-开纤处理：用于将切割的增强纤维束导入管中并通过向其吹送空气而对增强纤维束进行开纤的处理

-喷撒处理：用于喷撒开纤的增强纤维和采取纤维或颗粒形式的热塑性树脂的处理。

后文中，将更详细地描述各个步骤。

-切割处理

具体来说，在用于切割增强纤维束的切割处理中，使用切割机切割增强纤维束。优选地，所述切割机可以是旋转切割机。

为了获得具有所需尺寸的纤维束，优选地使用具有小的股宽度的待切割纤维束，或者通过在纵向方向上切割股来减小股宽度。在这种情况下，优选地可以使用除了与纤维方向垂直的刀片之外还具有与纤维方向平行的刀片的切割机，将纤维束切割成特定纤维长度并在同时将纤维束在纵向方向上分条。

优选地，旋转切割机可以是具有规定角度的旋转刀或丝线分离刀。为了获得用于增强热塑性树脂并具有优异表面品质的无序毡，纤维密度都不均匀性是重要的。在常规旋转切割机中，由于增强纤维被不连续地切割，因此当在喷撒处理中导入不连续切割的纤维时，纤维的单位面积纤维重量不均匀。因此，通过使用具有规定角度的刀不间断地连续切割增强纤维，可以对其进行喷撒以使纤维密度不均匀。用于连续切割增强纤维的刀角度，通过所使用的增强纤维的宽度和切割纤维的长度根据几何学来计算，并且所述宽度与长度之间的关系优选地由式（6）表示

增强纤维的纤维长度（刀片间距）=增强纤维股宽度×tan(90-θ)（6）

（其中θ是由圆周方向与刀片布置方向形成的角）。

-开纤处理

在开纤处理中，将切割的增强纤维束导入管中并向增强纤维束吹送空气以进行开纤。开纤程度可以通过空气的压力等适合地控制。在制造本发明的无序毡中的增强纤维束开纤方法的特征在于向增强纤维束吹送空气。在开纤处理中，可以通过压缩空气吹入孔以优选地1至1000m/sec、更优选地50至500m/sec的风速向纤维束直接吹送空气，来更加满意地对增强纤维束进行开纤。具体来说，在管中的几个位置处制造直径约为1mm的孔，增强纤维穿过所述孔，并从外部施加约0.2至0.8MPa的压力，以将压缩空气直接吹向增强纤维束，从而容易地对增强纤维束进行开纤。

-喷撒处理

在喷撒处理中，将增强纤维与采取纤维或颗粒形式的热塑性树脂一起喷撒。在喷撒处理中，将开纤的增强纤维和采取纤维或颗粒形式的热塑性树脂喷撒到一平面例如台子或片上，以便可以获得具有各向同性性质的无序毡。

在喷撒处理中，以100重量份的增强纤维计，热塑性树脂的供应量优选地为50至1000重量份。以100重量份的增强纤维计，热塑性树脂的供应量更优选地为55至500重量份，还更优选地为60至300重量份。

在喷撒增强纤维时，优选地使用具有圆锥形状等的锥形管。在圆锥形状等的管中，空气扩散以降低管中的流速并在此时赋予增强纤维旋转力。利用这种文丘里效应开纤的增强纤维可以优选地被分散和喷撒。

通过上述制造无序毡的优选方法，可以获得由在二维取向的增强纤维制成的并含有很少的长轴三维取向的纤维的无序毡。

-熔融树脂添加处理

在优选的实例中，本发明的制造方法可以包括下述方法，即使用挤出机，使熔融热塑性树脂与包含增强纤维的毡一体化，所述毡通过不使用热塑性树脂来执行上述喷撒处理而获得。这种方法能够容易地前进到使树脂浸渍到增强纤维中的预浸料坯制造处理，并且适用于大规模生产。此外，可以向通过使用热塑性树脂执行上述喷撒处理而获得的无序毡进一步添加熔融热塑性树脂。

<<预浸料坯>>

根据本发明，当执行包括步骤A-1）至A-3）的浸渍处理和模制处理时，通过当热塑性树脂为结晶体时将无序毡加热至熔点以上并低于分解温度的温度，或者当热塑性树脂为无定形时将无序毡加热至玻璃化转变温度以上并低于分解温度的温度，以将热塑性树脂浸渍到增强纤维中，来获得预浸料坯，并将获得的预浸料坯用于模制。预浸料坯中增强纤维的形式保持与无序毡中相同的形式。也就是说，预浸料坯中的增强纤维维持与无序毡中相同并且如上对无序毡所描述的纤维长度、各向同性性质和开纤程度。

预浸料坯可以在不冷却的情况下经历步骤A-2），或者可以在将热塑性树脂浸渍到增强纤维中然后进行固化的处理后，使预浸料坯经历步骤A-2）。在预浸料坯中，热塑性树脂渗透到增强纤维束中和待浸渍的增强纤维的单纤维之间。如上所述，在无序毡中，由于增强纤维和采取纤维和/或颗粒形式的热塑性树脂被混合并彼此相邻存在，因此可以容易地将热塑性树脂浸渍到增强纤维中。预浸料坯可以具有比目标成形制品的厚度大1至10倍，优选地大1至5倍的厚度。对厚度没有限制，但是优选地可以为0.1mm以上。对厚度的上限没有特别限制，只要预浸料坯可以在纹理加工模具中适合地布置并模制即可，事实上，厚度的上限可以为约30mm。

此外，在本发明的制造方法中使用的预浸料坯可以具有优选地在0至30%、更优选地在0至10%范围内的孔隙率。预浸料坯可以具有还更优选地在0至5%、最优选地在0至3%范围内的孔隙率。预浸料坯的孔隙率通过使用光学显微镜检查预浸料坯的截面，并用空隙面积除以所检查的基材的截面面积来获得。每个预浸料坯被检查5次，并将检查结果的平均值确定为孔隙率。

通过用100减去孔隙率获得的值是树脂浸渍度（%），树脂浸渍度（%）是指预浸料坯中热塑性树脂在增强纤维束之间浸渍的程度。

<<利用包括步骤A-1）至A-3）的冷压方法的制造方法>>

后文中，将更详细地描述通过步骤A-1）至A-3）进行浸渍处理和模制处理的冷压方法。

在步骤A-1）中，通过当热塑性树脂为结晶体时将无序毡加热至熔点以上并低于分解温度的温度，或者当热塑性树脂为无定形时将无序毡加热至玻璃化转变温度以上并低于分解温度的温度，并将热塑性树脂浸渍到增强纤维束和增强纤维中，来获得预浸料坯。在维持浸渍时的温度的同时，或者在放置冷却并再次加热后，将获得的预浸料坯用于下一步骤A-2）中。例如，可以通过将K-型热电偶附接于预浸料坯表面并使用设置在加热炉外部的测量装置，来测量预浸料坯的温度。

在接下来的步骤A-2）中，在当热塑性树脂为结晶体时将步骤A-1）中获得的预浸料坯加热至熔点以上并低于分解温度的温度，或者当热塑性树脂为无定形时将步骤A-1）中获得的预浸料坯加热至玻璃化转变温度以上并低于分解温度的温度之后，将在步骤A-1）中获得的预浸料坯布置在纹理加工模具中，使得由式（3）表示的装料比在5至100%的范围内，当热塑性树脂为结晶体时将纹理加工模具的温度调整至低于熔点的温度，或者当热塑性树脂为无定形时将纹理加工模具的温度调整至低于玻璃化转变温度的温度。在这种情况下，被1层或层叠为2至100层的预浸料坯可以被布置在纹理加工模具中。当层叠预浸料坯时，取决于目标成形制品，预浸料坯可以部分或完全重叠。在这种情况下，预浸料坯的末端的部分表面或整个表面优选地不与模腔的边缘部分相接触。此外，当层叠预浸料坯时，预浸料坯不必具有相同形状，只要它们部分或完全重叠即可。

当将预浸料坯布置在纹理加工模具中时，由式（3）表示的装料比优选地为5至100%，更优选地为20至95%。还更优选地，预浸料坯的装料比为50至90%。

在将预浸料坯布置在纹理加工模具中时，当装料比小于5%时，并且当在模制处理中加压的预浸料坯在纹理加工模具中流动时，可能向模具散热并且可能在形成所需形状之前固化。

在将预浸料坯布置在纹理加工模具中时，当装料比超过100%时，可以通过将纤维填充到模具末端获得成形制品。然而，当模制复杂形状时，由于材料在模制处理中可能收紧或拉紧，所以可能难以控制。因此，可能难以获得具有所设计的厚度的成形制品。此外，由于在成形制品末端可能残留有不需要的部分，可能需要在随后的处理中通过表面织构化进行修剪处理，因此过程复杂化并且也造成材料损失。

在步骤A-2）中，当将预浸料坯以在5%以上并且100%以下范围内的装料比布置在纹理加工模具中时，可以以高生产率制造轻量成形制品而没有材料损失或不需修剪，同时增强纤维实际上维持在平面中的无序状态（各向同性性质）。

在步骤A-2）中，预浸料坯优选地可以布置在纹理加工模具的水平部分（0度）或布置在相对于水平部分具有70度以下角度的倾斜部分处。当预浸料坯被布置在纹理加工模具的相对于水平部分具有超过70度角度的倾斜部分处时，由于在模制处理中合模时纹理加工模具的直立平面可能与预浸料坯发生接触，因此预浸料坯可能离位或者预浸料坯可能与直立平面相接合，因此模制处理可能无法正常进行。

此外，在步骤A-2）中，在将作为基材的预浸料坯布置在纹理加工模具中时，当对基材进行布置以避开预浸料坯集中而容易造成厚度增加或裂纹的得到的成形制品的的分支部分和靠近角和边的部分时，可以获得具有显著均匀厚度的成形制品。

预浸料坯的厚度可以根据获得的成形制品的厚度适当地选择。然而，当基材的装料比为5%以上并且80%以下时，预浸料坯或层叠的预浸料坯的厚度优选地为1.0mm以上，以使预浸料坯充分流动。

此外，优选地，当热塑性树脂为结晶体时纹理加工模具的温度可以在熔点-200℃以上至熔点-10℃以下的范围内，或者当热塑性树脂为无定形时纹理加工模具的温度可以在玻璃化转变温度-200℃以上至玻璃化转变温度-10℃以下的范围内。因此，由在步骤A-3）中获得的预浸料坯得到的成形制品可以被冷却到使形状稳定的温度，并且可以从纹理加工模具取出。

随后，在步骤A-3）中，对步骤A-2）中布置在纹理加工模具中的预浸料坯进行加压和模制。此时，压力在优选地0.1MPa至100MPa、更优选地0.2MPa至40MPa、还更优选地0.5MPa至20MPa的范围内。达到目标压力所需的时间优选地为0.01至10秒。

在达到目标压力后，将预浸料坯加压5至200秒，以按照上述进行模制。更优选地，将预浸料坯加压10至60秒。同时，通过使预浸料坯流动来进行模制处理，同时通过与纹理加工模具的热交换将成形制品冷却，直至形状稳定。随后，将模具打开并得到成形制品。

<<利用包括的步骤B-1）至B-4）的热压方法的制造方法>>

在下文中，将详细描述通过步骤B-1）至B-4）进行浸渍处理和模制处理的热压方法。

在步骤B-1）中，将无序毡布置在纹理加工模具中，以使由式（3）表示的装料比在5至100%的范围内。可以将1层或重叠的2至100层无序毡布置在纹理加工模具中。在这种情况下，无序毡可以在加热和/或加压后使用，以降低其容量。在重叠时，取决于目标成形制品，无序毡可以部分或完全重叠。在这种情况下，无序毡的末端的部分表面或整个表面优选地不与纹理加工模具的模腔的边缘部分发生接触。此外，在重叠时，无序毡不必具有相同形状，只要它们部分或完全重叠即可。设定装料比的范围的原因和装料比在范围之外时出现的问题，与上面在冷压方法的步骤A-2）中对预浸料坯所描述的相同，并且在将无序毡布置在纹理加工模具中时，来自于式（3）的装料比优选地为5至100%，更优选地为20至95%。无序毡的装料比还更优选地为50至90%。

在步骤B-1）中，无序毡优选地被布置在纹理加工模具的水平部分（0度）或相对于水平部分具有70度以下角度的的倾斜部分处。当将无序毡布置在相对于纹理加工模具的水平部分具有超过70度的角的倾斜部分处时出现的问题，与在上面的冷压方法的步骤A-2）中对预浸料坯所描述的相同。

在步骤B-1）中，如上在冷压方法的步骤A-2）中对预浸料坯的布置所描述的，在将作为基材的无序毡布置在纹理加工模具中时，当对基材进行布置以避开预浸料坯集中而容易造成厚度增加或裂纹的得到的成形制品的的分支部分和靠近角和边的部分时，可以获得具有显著均匀厚度的成形制品。

在步骤B-2）中，对纹理加工模具加压，同时当无序毡中包含的热塑性树脂为结晶体时将纹理加工模具加热至熔点以上并低于分解温度的温度，或者当所述热塑性树脂为无定形时将纹理加工模具加热至玻璃化转变温度以上并低于分解温度的温度，并将热塑性树脂浸渍到增强纤维中（第一压制步骤）。

在步骤B-3）中，在至少一个压力阶段下进行加压处理，以使最终压力阶段的压力比第一压制步骤的压力高1.2至100倍（第二压制步骤）。

在第一压制步骤中，优选地将无序毡加压至预定压力水平0.5至20分钟，并且当无序毡中包含的热塑性树脂为结晶时加热至熔点以上并低于分解温度的温度，或者当热塑性树脂为无定形时加热至玻璃化转变温度以上并低于分解温度的温度，将热塑性树脂浸渍到增强纤维束中和增强纤维的单纤维之间。随后，可以根据模制机的性能适当地选择向第二压制步骤转换所需的时间，并且其优选地可以在0.01至200秒的范围内，以减少模制时间。

在第二压制步骤中，在一个压力阶段或多个压力阶段下施加压力，并且优选地在一个压力阶段下施加压力以简化模制处理。在第二压制步骤中，模具温度可以与第一压制步骤中的模具温度相等，或者可以提高到在模具温度+1℃至低于分解温度范围内的温度。当第二压制步骤在多个压力阶段下进行时，期间的模具温度可以随着压力阶段变为较后的阶段而增加，或者加热和冷却可以交替进行。

对第二压制步骤中的总压制时间没有特别限制，但是优选地可以在0.5至10的范围内，以减少模制时间。

此外，第一压制步骤的目标压力在0.1MPa至10MPa、优选地0.2MPa至8MPa的范围内。第二压制步骤的最终目标压力可以根据模制机的性能适当地选择，并且可以在优选地0.2至100MPa、更优选地0.3至50MPa、还更优选地0.5至20MPa的范围内。第二压制步骤的最终目标压力比第一压制步骤的目标压力高1.2至100倍。也就是说，步骤B-2）和B-3）中的模制压力优选地在0.1MPa至100MPa的范围内。

在步骤B-4）中，通过当无序毡中包含的热塑性树脂为结晶体时将模具温度调整到低于熔点，或者当所述热塑性树脂为无定形时将模具温度调整到低于玻璃化转变温度，来进行模制处理。优选地，当热塑性树脂为结晶体时调整后的模具温度可以在熔点-200℃以上至熔点-10℃以下的范围内，或者当热塑性树脂为无定形时调整后的模具温度可以在玻璃化转变温度-200℃以上至玻璃化转变温度-10℃以下的范围内。进行该步骤所需的时间可以根据冷却条件适合地控制，但是优选地可以在0.5至20分钟的范围内，以减少模制时间。对用于调整模具温度的方法没有特别限制。因此，可以通过在模具中安装用于调整温度的管线并且向管内排放冷却介质，来适合地冷却模具。

实施例

在下文中，将结合实施例对本发明进行详细描述，但本发明不限于此。

在下面描述的参考例中，聚酰胺66（在下文中缩写为PA66，结晶树脂）具有265℃的熔点和300℃的分解温度（在大气中），聚丙烯（在下文中缩写为PP，无定形树脂）具有170℃的熔点和300℃的分解温度（在大气中），聚碳酸酯（在下文中缩写为PC，无定形树脂）具有150℃的玻璃化转变温度和350℃的分解温度（在大气中）。分解温度是通过热重分析测量的结果。

在实施例中，成形制品的设计厚度为1.5mm，除了在实施例2中成形制品的设计厚度为3.0mm之外。

0）无序毡中增强纤维和树脂的体积分数的分析

在制造无序毡时增强纤维和树脂的供应量（以重量计）的比率被视为无序毡中增强纤维与树脂的重量比，根据所述重量比，使用每种组分的密度来计算增强纤维与树脂的体积分数。无序毡中增强纤维的体积分数用Vf表示。

1）无序毡中增强纤维束的分析

切割出10mm×10mm至100mm×100mm的无序毡。从切割开的无序毡，使用镊子抽出所有纤维束。测量并记录增强纤维束（A）的纤维束数目（I）和增强纤维束的长度（Li）和重量（Wi）。太小而无法用镊子抽出的纤维束被收集在一起并测量其重量（Wk）。为了测量重量，使用最低能够测量至1/100mg（0.01mg）的天平。

由无序毡中使用的增强纤维的纤维直径（D）计算临界单纤维数，并将增强纤维分成包含临界单纤维数以上增强纤维的增强纤维束（A）和其他增强纤维。此外，在使用两种以上种增强纤维的情况下，对每种纤维进行区分，并对每种纤维进行测量和评价。

计算增强纤维束（A）中的平均纤维数量（N）的方法如下。

由所使用的增强纤维的细度（F），通过下列公式确定每个增强纤维束中的纤维数目（Ni）。在这里，细度（F）由构成增强纤维的细丝的单位长度的重量来表示。

Ni=Wi/（Li×F）

由增强纤维束（A）的纤维束数目（I），通过下述公式确定增强纤维束（A）中的平均纤维数量（N）。

N=ΣNi/I

使用增强纤维的密度（ρ），通过下述公式确定无序毡中增强纤维束（A）与增强纤维的总量的比率（VR）。

VR=Σ（Wi/ρ）×100/（（Wk+ΣWi）/ρ）

2）成形制品中增强纤维束的分析

对于成形制品中包含的增强纤维束来说，在500℃的炉中处理约1小时以燃烧并除去树脂后，以与无序毡的测量方法相同的方式进行测量。

3）无序毡中包含的增强纤维的平均纤维长度分析

对于得到的成形制品中包含的增强纤维的平均纤维长度来说，在500℃的炉中处理约1小时以除去树脂后，使用游标卡尺和小型放大镜将从无序毡随机抽取的100根增强纤维的长度测量至毫米并记录。由所有测量的增强纤维的长度（Li，其中i是1至100的整数），通过下述公式确定在得到的成形制品中包含的增强纤维的平均纤维长度（La）。

La=ΣLi/100

无序毡中增强纤维的平均纤维长度可以以与上述方法相同的方式来测量。

4）成形制品中纤维与树脂的体积分数的分析

对于成形制品来说，通过在500℃的炉中处理约1小时以燃烧并除去树脂，并测量处理之前和之后样品的重量，来获得增强纤维和树脂的重量。然后，使用每种组分的比重来计算增强纤维与树脂的体积分数。此外，对于成形制品来说，包含的增强纤维的体积分数用Vf表示。

5）拉伸试验

通过使用水喷射从成形制品切割出试验样品，参考JIS K7164:2005并使用由A&D Company,Limited制造的Tensilon通用测试机测量抗张强度和拉伸模量。使用A型试验样品或与其等同的试验样品作为试验样品。夹具之间的距离约为115mm，试验速度为2mm/分钟。将试验样品在成形制品的任意方向（0度方向）和与所述任意方向垂直的方向（90度方向）上切割，并测量两个方向上的抗张强度和拉伸模量。此外，对于拉伸模量来说，计算通过用测量到的拉伸模量中的较大值除以较小值获得的比率（Eδ）。

6）表面外观的评价

为了评价成形制品的表面外观，使用激光显微镜和光学显微镜在低放大倍数下通过目测检查来观察成形制品的表面。放大倍数为5至100倍。成形制品具有所需纹理并且表面外观良好的情况用“良好”表示，而由许多缺陷造成所需纹理没有形成并且表面外观不良的情况用NG（不好）表示。

7）预浸料坯和成形制品中的纤维浸渍度

对于预浸料坯和成形制品中的纤维浸渍度来说，在测量预浸料坯和成形制品中的孔隙率之后，分别将通过用100减去孔隙率获得的值评价为纤维浸渍度（%）。预浸料坯和成形制品的孔隙率，通过用光学显微镜检查这些试验样品的截面，并用空隙面积除以检测的试验样品的截面面积来计算。每个试验样品检查5次，并将检查结果的平均值确定为孔隙率。

[参考例1]

将碳纤维（Tenax（注册商标）STS40-24KS（平均纤维直径：7μm，股宽度：10mm），由Toho Tenax Co.,Ltd.制造）用作增强纤维。将碳纤维切割成10mm的长度同时加宽至20mm的宽度，并以301g/min的碳纤维供应速率导入到锥形管中，同时将空气吹向锥形管中的碳纤维以对纤维束进行部分开纤，将碳纤维喷撒到设置在锥形管出口下方的台子上。

此外，将干法切割至2mm长度的PA66纤维（由Asahi Kasei FibersCorporation制造的聚酰胺66纤维：T5尼龙，细度：1400dtex）作为基质树脂，以430g/min的速率供应到锥形管中，并与碳纤维一起喷撒。因此，获得了其中混合有平均纤维长度为10mm的碳纤维和PA66的无序毡。在所述无序毡中，增强纤维（碳纤维）的体积分数（Vf）为30%，增强纤维的单位面积纤维重量为317g/m²。

根据平均纤维长度（La）、获得的无序毡中增强纤维束（A）的比率以及平均纤维数量（N）的测量结果，平均纤维长度（La）为10mm，由式（1）定义的临界单纤维数为86，无序毡中增强纤维束（A）与增强纤维的总量的比率为35Vol%，并且增强纤维束（A）中的平均纤维数量（N）为240。根据对无序毡中增强纤维的形式的观察结果，增强纤维的纤维轴基本上平行于表面，并且增强纤维在平面内无序分散。

[参考例2]

将碳纤维（Tenax（注册商标）IMS60-12K（平均纤维直径：5μm，股宽度：6mm），由Toho Tenax Co.,Ltd.制造）用作增强纤维。将碳纤维切割成20mm的长度，以1222g/min的碳纤维供应速率导入到锥形管中，同时将空气吹向锥形管中的碳纤维以对纤维束进行部分开纤，将碳纤维喷撒到设置在锥形管出口下方的台子上。

此外，将通过冷冻粉碎成平均粒径为约1mm而获得的PP树脂（由Prime Polymer Co.,Ltd制造的聚丙烯：Prime Polypro J108M）作为基质树脂，以2527g/min的供应速率供应到锥形管中，并与碳纤维一起喷撒。因此，获得了其中混合有平均纤维长度为20mm的碳纤维和PP的无序毡。在所述无序毡中，增强纤维（碳纤维）的体积分数（Vf）为20%，增强纤维的单位面积纤维重量为1056g/m²。

根据平均纤维长度（La）、获得的无序毡中增强纤维束（A）的比率以及平均纤维数量（N）的测量结果，平均纤维长度（La）为20mm，由式（1）定义的临界单纤维数为120，无序毡中增强纤维束（A）与增强纤维的总量的比率为86Vol%，并且增强纤维束（A）中的平均纤维数量（N）为900。根据对无序毡中增强纤维的形式的观察结果，增强纤维的纤维轴基本上平行于表面，并且增强纤维在平面内无序分散。

[参考例3]

将玻璃纤维（EX-2500（平均纤维直径：15μm，股宽度：9mm），由Nippon Electric Glass Co.,Ltd.制造）用作增强纤维。将玻璃纤维切割成50mm的长度，以412g/min的玻璃纤维供应速率导入到锥形管中，同时将空气吹向锥形管中的玻璃纤维以对纤维束进行部分开纤，将玻璃纤维喷撒到设置在锥形管出口下方的台子上。

此外，将通过冷冻粉碎成平均粒径为约710μm而获得的PC树脂（由Teijinkasei Co.,Ltd制造的聚碳酸酯树脂：Panlite（注册商标）L-1225L）作为基质树脂，以791g/min的供应速率供应到锥形管中，并与玻璃纤维一起喷撒。因此，获得了其中混合有平均纤维长度为50mm的玻璃纤维和PC的无序毡。在所述无序毡中，增强纤维（玻璃纤维）的体积分数（Vf）为20%，增强纤维的单位面积纤维重量为300g/m²。

根据平均纤维长度（La）、获得的无序毡中增强纤维束（A）的比例以及平均纤维数量（N）的测量结果，平均纤维长度（La）为50mm，由式（1）定义的临界单纤维数为40，无序毡中增强纤维束（A）与增强纤维的总量的比率为68Vol%，并且增强纤维束（A）中的平均纤维数量（N）为60。根据对无序毡中增强纤维的形式的观察结果，增强纤维的纤维轴基本上平行于表面，并且增强纤维在平面内无序分散。

[参考例4]

将碳纤维（Tenax（注册商标）STS40-24KS（平均纤维直径：7μm，股宽度：10mm），由Toho Tenax Co.,Ltd.制造）用作增强纤维。将碳纤维切割成10mm的长度同时加宽至20mm的宽度，并以301g/min的碳纤维供应速率导入到锥形管中，并且在不将空气吹向锥形管中的碳纤维的情况下将碳纤维喷撒到设置在锥形管出口下方的台子上。

根据平均纤维长度（La）、获得的无序毡中增强纤维束（A）的比率以及平均纤维数量（N）的测量结果，平均纤维长度（La）为10mm，由式（1）定义的临界单纤维数为86，无序毡中增强纤维束（A）与增强纤维的总量的比率为100Vol%，并且增强纤维束（A）中的平均纤维数量（N）为24000。

[参考例5]

除了将碳纤维加宽至20mm的宽度后，将碳纤维切割成10mm的纤维长度，同时使用纵向分条机将其在纵向方向上分条至0.5mm的宽度，并且不将空气吹向锥形管中的碳纤维以对纤维束进行开纤之外，通过在与参考例1相同的条件下进行操作，获得其中混合有平均纤维长度为10mm的碳纤维和PA66的无序毡。在所述无序毡中，增强纤维（碳纤维）的体积分数（Vf）为30%，增强纤维的单位面积纤维重量为317g/m²。

根据平均纤维长度（La）、获得的无序毡中增强纤维束（A）的比例以及平均纤维数量（N）的测量结果，平均纤维长度（La）为10mm，由式（1）定义的临界单纤维数为86，无序毡中增强纤维束（A）与增强纤维的总量的比率为90Vol%，并且增强纤维束（A）中的平均纤维数量（N）为1500。根据对无序毡中增强纤维的形式的观察结果，增强纤维的纤维轴基本上平行于表面，并且增强纤维在平面内无序分散。

[参考例6]

除了吹入到锥形管中的空气量大大减少之外，通过在与参考例1相同的条件下进行操作，获得其中混合有平均纤维长度为10mm的碳纤维和PA66的无序毡。在所述无序毡中，增强纤维（碳纤维）的体积分数（Vf）为30%，增强纤维的单位面积纤维重量为317g/m²。得到的无序毡的平均纤维长度（La）为10mm，临界单纤维数为86，无序毡中增强纤维束（A）与增强纤维的总量的比率为85Vol%，并且增强纤维束（A）中的平均纤维数量（N）为2400。增强纤维的纤维轴基本上平行于表面，并且增强纤维在平面内无序分散。

[参考例7]

将碳纤维（Tenax（注册商标）STS40-24KS（平均纤维直径：7μm，股宽度：10mm），由Toho Tenax Co.,Ltd.制造）用作增强纤维。使用纵向分条装置将碳纤维分条至宽度为2mm以下，然后切割到20mm的纤维长度。作为切割装置，使用能够连续切割增强纤维的旋转切割机。将通过所述装置的纤维股导入到锥形管中并吹入空气以对纤维束进行部分开纤。随后，将处理过的碳纤维喷撒在设置在锥形管出口下方的可以在XY方向上移动的台子上，使用风机从台子的下部抽吸，从而制造碳纤维毡。

随后，将熔融的基质树脂供应到得到的碳纤维毡。使用由UnitikaLtd.制造的PA6树脂A1030作为基质树脂，通过挤出机熔化，然后从T-模具供应到无序毡的整个表面。此时，用红外加热器对毡上供应有树脂的位置进行加热，以防止树脂冷却并固化。装置以301g/min的增强纤维供应速率和450g/min的PA6树脂供应速率运行，并制造包含碳纤维和PA6树脂的无序毡。在所述无序毡中，增强纤维（碳纤维）的体积分数（Vf）为30%，增强纤维的单位面积纤维重量为317g/m²。此外，无序毡中增强纤维的平均纤维长度（La）为20mm，临界单纤维数为86，无序毡中增强纤维束（A）与增强纤维的总量的比率为35Vol%，并且增强纤维束（A）中的平均纤维数量（N）为240。无序毡中增强纤维的纤维轴基本上平行于表面，并且增强纤维在平面内无序分散。

[参考例8]

除了将碳纤维切割成20mm的长度，使用由Unitika Ltd.制造的PA6树脂A1030（粉碎的材料，平均粒径约0.5mm）作为基质树脂并以235g/min的供应速率供应，并对吹入到锥形管中的空气量进行调整之外，通过在与参考例1相同的条件下进行操作，获得其中混合有平均纤维长度为20mm的碳纤维和PA6的无序毡。在所述无序毡中，增强纤维（碳纤维）的体积分数（Vf）为45%，增强纤维的单位面积纤维重量为317g/m²。得到的无序毡的平均纤维长度（La）为20mm，临界单纤维数为86，无序毡中增强纤维束（A）与增强纤维的总量的比率为35Vol%，并且增强纤维束（A）中的平均纤维数量（N）为240。增强纤维的纤维轴基本上平行于表面，并且增强纤维在平面内无序分散。

[参考例9]

除了用通过冷冻粉碎成约1mm的平均粒径来获得的作为基质树脂的聚对苯二甲酸丁二酯树脂（Duranex（注册商标）700FP，由Polyplastics Co.,Ltd.制造，熔点：230℃，分解温度：300℃），并且将基质树脂以523g/min的供应速率供应到锥形管中之外，通过在与参考例1相同的条件下进行操作，获得其中混合有平均纤维长度为10mm的碳纤维和聚对苯二甲酸丁二酯树脂的无序毡。在所述无序毡中，增强纤维（碳纤维）的体积分数（Vf）为30%，增强纤维的单位面积纤维重量为317g/m²。

根据平均纤维长度（La）、获得的无序毡中增强纤维束（A）的比例以及平均纤维数量（N）的测量结果，平均纤维长度（La）为10mm，由式（1）定义的临界单纤维数为86，无序毡中增强纤维束（A）与增强纤维的总量的比率为35Vol%，并且增强纤维束（A）中的平均纤维数量（N）为240。根据对无序毡中增强纤维的形式的观察结果，增强纤维的纤维轴基本上平行于表面，并且增强纤维在平面内无序分散。

[参考例10]

除了增加吹入到锥形管中的空气量之外，通过在与参考例1相同的条件下进行操作，获得其中混合有平均纤维长度为10mm的碳纤维和PA66的无序毡。在所述无序毡中，增强纤维（碳纤维）的体积分数（Vf）为30%，增强纤维的单位面积纤维重量为317g/m²。得到的无序毡的平均纤维长度（La）为10mm，临界单纤维数为86，无序毡中增强纤维束（A）与增强纤维的总量的比率为10Vol%，并且增强纤维束（A）中的平均纤维数量（N）为100。根据对无序毡中增强纤维的形式的观察结果，增强纤维的纤维轴基本上平行于表面，并且增强纤维在平面内无序分散。

[参考例11]

除了将碳纤维切割成2mm的长度，并且减少吹入到锥形管中的空气量之外，通过在与参考例1相同的条件下进行操作，获得其中混合有平均纤维长度为2mm的碳纤维和PA66的无序毡。在所述无序毡中，增强纤维（碳纤维）的体积分数（Vf）为30%，增强纤维的单位面积纤维重量为317g/m²。得到的无序毡的平均纤维长度（La）为2mm，临界单纤维数为86，无序毡中增强纤维束（A）与增强纤维的总量的比率为25Vol%，并且增强纤维束（A）中的平均纤维数量（N）为200。根据对无序毡中增强纤维的形式的观察结果，增强纤维的纤维轴基本上平行于表面，并且增强纤维在平面内无序分散。

[参考例12]

除了将碳纤维切割成200mm的长度，并且增加吹入到锥形管中的空气量之外，通过在与参考例1相同的条件下进行操作，获得其中混合有平均纤维长度为200mm的碳纤维和PA66的无序毡。在所述无序毡中，增强纤维（碳纤维）的体积分数（Vf）为30%，增强纤维的单位面积纤维重量为317g/m²。得到的无序毡的平均纤维长度（La）为200mm，临界单纤维数为86，无序毡中增强纤维束（A）与增强纤维的总量的比率为90Vol%，并且增强纤维束（A）中的平均纤维数量（N）为1500。无序毡中增强纤维的纤维轴基本上平行于表面，并且增强纤维在平面内无序分散。

[参考例13]

除了碳纤维以12160g/min的供应速率供应，PA66以17410g/min的供应速率供应，并且增加吹入到锥形管中的空气量之外，通过在与参考例1相同的条件下进行操作，获得其中混合有平均纤维长度为10mm的碳纤维和PA66的无序毡。在所述无序毡中，增强纤维（碳纤维）的体积分数（Vf）为30%，增强纤维的单位面积纤维重量为15000g/m²。得到的无序毡的平均纤维长度（La）为10mm，临界单纤维数为86，无序毡中增强纤维束（A）与增强纤维的总量的比率为95Vol%，并且增强纤维束（A）中的平均纤维数量（N）为1700。无序毡中增强纤维的纤维轴基本上平行于表面，并且增强纤维在平面内无序分散。

[参考例14]

除了碳纤维以19g/min的供应速率供应，PA66以27g/min的供应速率供应，并且相当多地减少吹入到锥形管中的空气量之外，通过在与参考例1相同的条件下进行操作，获得其中混合有平均纤维长度为10mm的碳纤维和PA66的无序毡。在所述无序毡中，增强纤维（碳纤维）的体积分数（Vf）为30%，增强纤维的单位面积纤维重量为23g/m²。得到的无序毡的平均纤维长度（La）为10mm，临界单纤维数为86，无序毡中增强纤维束（A）与增强纤维的总量的比率为50Vol%，并且增强纤维束（A）中的平均纤维数量（N）为500。无序毡中增强纤维的纤维轴基本上平行于表面，并且增强纤维在平面内无序分散。

如将在实施例和比较例中描述的，将在上述参考例中制造的无序毡使用由制造的500t液压机进行浸渍和模制。在模制处理中使用的纹理加工模具是具有模腔的平坦模具，该模腔中存在纹理状部分，并且纵向和横向尺寸示出在图1至4中。除了在实施例2中设计厚度为3.0mm之外，在实施例和比较例中成形制品的设计厚度为1.5mm。

[实施例1]

使用由Kawasaki Hydromechanics Corporation制造的安装有用于浸渍的平坦模具的压力机，将在参考例1中制造的无序毡在300℃的温度和4MPa压力下热压5分钟。随后，将无序毡冷却至50℃，以便获得树脂浸渍度为99%、厚度为0.6mm、增强纤维（碳纤维）体积分数为30%并且增强纤维的单位面积纤维重量为317g/m²的预浸料坯。

然后，将使用由NGK KILN TECH,Corporation制造的IR烤箱加热至300℃的3片得到的预浸料坯重叠并布置在如图1中所示的用纹理状纹理加工模具中以便获得80%的装料比，其中模具温度被设定到230℃，然后在10MPa压力下冷压60秒。

可模制性能良好，并且得到的成形制品的增强纤维体积分数（Vf）为30%。得到的成形制品具有所需纹理和良好的表面外观（良好）。根据平均纤维长度（La）、成形制品的增强纤维束（A）的比例以及平均纤维数量（N）的测量结果，平均纤维长度（La）为10mm，临界单纤维数为86，增强纤维束（A）与增强纤维的总量的比率为35Vol%，并且增强纤维束（A）中的平均纤维数量（N）为240。

证实了在参考方向和与参考方向垂直的方向上从成形制品切出的样品的抗张性质之间不存在差异，并且样品具有各向同性性质。成形制品的评价结果示出在表1中。

[实施例2]

使用由Kawasaki Hydromechanics Corporation制造的安装有用于浸渍的平坦模具的压力机，将在参考例2中制造的无序毡在220℃的温度和3MPa压力下热压5分钟。随后，将无序毡冷却至50℃，以便获得树脂浸渍度为99%、厚度为3.4mm、增强纤维（碳纤维）体积分数为20%并且增强纤维的单位面积纤维重量为1056g/m²的预浸料坯。

然后，使用由NGK KILN TECH,Corporation制造的IR烤箱将得到的预浸料坯（复合材料基材）加热至220℃，并布置在如图1中所示的纹理状纹理加工模具中以便获得90%的装料比，其中模具温度被设定到120℃，然后在10MPa压力下冷压60秒。

可模制性能良好，并且得到的成形制品的增强纤维体积分数（Vf）为20%。得到的成形制品具有所需纹理和良好的表面外观（良好）。根据平均纤维长度（La）、成形制品的增强纤维束（A）的比例以及平均纤维数量（N）的测量结果，平均纤维长度（La）为20mm，临界单纤维数为120，增强纤维束（A）与增强纤维的总量的比率为86Vol%，并且增强纤维束（A）中的平均纤维数量（N）为900。

证实了在参考方向和与参考方向垂直的方向上从成形制品切出的试验样品的抗张性质之间不存在差异，并且试验样品具有各向同性性质。成形制品的评价结果示出在表1中。

[实施例3]

将在参考例3中制造的3片无序毡重叠并布置在如图2中所示的粗糙纹理状纹理加工模具中，使装料比为80%。随后，使用由KawasakiHydromechanics Corporation制造的压力机将无序毡在300℃的温度和5MPa的压力下加压7分钟（第一压制步骤）。然后，将压力缓慢升高2分钟，并将无序毡在10MPa压力下加压1分钟（第二压制步骤）。随后，将无序毡冷却至50℃，以便获得树脂浸渍度为99%、增强纤维（玻璃纤维）体积分数为20%并且增强纤维的单位面积纤维重量为900g/m²的预浸料坯。

得到的成形制品具有所需纹理和良好的表面外观（良好）。根据平均纤维长度（La）、成形制品的增强纤维束（A）的比例以及平均纤维数量（N）的测量结果，平均纤维长度（La）为50mm，临界单纤维数为40，增强纤维束（A）与增强纤维的总量的比率为68Vol%，并且增强纤维束（A）中的平均纤维数量（N）为60。

[比较例1]

与实施例1类似，使用由Kawasaki Hydromechanics Corporation制造的安装有用于浸渍的平坦模具的压力机，将在参考例4中制造的无序毡在300℃的温度和4MPa压力下热压5分钟。随后，将无序毡冷却至50℃，以便获得树脂浸渍度为99%、厚度为0.6mm、增强纤维（碳纤维）体积分数为30%并且增强纤维的单位面积纤维重量为317g/m²的成形制品。

然后，将使用由NGK KILN TECH,Corporation制造的IR烤箱加热至300℃的3片得到的预浸料坯与实施例1类似地重叠并布置在如图1中所示的纹理状的纹理加工模具中以便获得80%的装料比，其中模具温度被设定到120℃，然后在10MPa压力下冷压60秒。

由于得到的成形制品厚度不均匀，具有许多缺陷，并且没有所需纹理，因此表面外观糟糕（不良）。成形制品的评价结果示出在表1中。

[实施例4]

在与实施例1中相同的条件下进行操作，区别在于使用如图3中所示的纹理状的纹理加工模具，将5片预浸料坯重叠并且装料比为50%。

可模制性能良好，并且得到的成形制品的增强纤维体积分数（Vf）为30%。得到的成形制品具有所需纹理和良好的表面外观（良好）。成形制品的平均纤维长度（La）为10mm，临界单纤维数为86，增强纤维束（A）与增强纤维的总量的比率为35Vol%，并且增强纤维束（A）中的平均纤维数量（N）为240。证实了在参考方向和与参考方向垂直的方向上从成形制品切出的试验样品的抗张性质之间不存在差异，并且试验样品具有各向同性性质。成形制品的评价结果示出在表2中。

[实施例5]

在与实施例1中相同的条件下进行操作，区别在于使用如图4中所示的纹理状的纹理加工模具，将5片预浸料坯重叠并且装料比为50%。

[实施例6]

在与实施例1中相同的条件下进行操作，区别在于使用在参考例5中制造的无序毡。

可模制性能良好，并且得到的成形制品的增强纤维体积分数（Vf）为30%。得到的成形制品具有所需纹理和良好的表面外观（良好）。成形制品的平均纤维长度（La）为10mm，临界单纤维数为86，无序毡中增强纤维束（A）与增强纤维的总量的比率为90Vol%，并且增强纤维束（A）中的平均纤维数量（N）为1500。证实了在参考方向和与参考方向垂直的方向上从成形制品切出的试验样品的抗张性质之间不存在差异，并且试验样品具有各向同性性质。成形制品的评价结果示出在表2中。

[实施例7]

在与实施例1中相同的条件下进行操作，区别在于使用在参考例6中制造的无序毡。

可模制性能良好，并且得到的成形制品的增强纤维体积分数（Vf）为30%。得到的成形制品具有所需纹理和良好的表面外观（良好）。成形制品的平均纤维长度（La）为10mm，临界单纤维数为86，增强纤维束（A）与增强纤维的总量的比率为85Vol%，并且增强纤维束（A）中的平均纤维数量（N）为2400。证实了在参考方向和与参考方向垂直的方向上从成形制品切出的试验样品的抗张性质之间不存在差异，并且试验样品具有各向同性性质。成形制品的评价结果示出在表2中。

[实施例8]

使用由Kawasaki Hydromechanics Corporation制造的安装有用于浸渍的平坦模具的压力机，将在参考例7中制造的无序毡在260℃的温度和3MPa压力下热压7分钟。随后，将无序毡冷却至50℃，以便获得树脂浸渍度为99%、厚度为0.6mm、增强纤维（碳纤维）体积分数为30%并且增强纤维的单位面积纤维重量为317g/m²的预浸料坯。

然后，使用由NGK KILN TECH,Corporation制造的IR烤箱将3片得到的预浸料坯（复合材料基材）加热至260℃，并布置在用于形成纹理的纹理状模具（如图1中所示）中以便获得80%的装料比，其中模具温度被设定到120℃，然后在10MPa压力下冷压60秒。

可模制性能良好，并且得到的成形制品的增强纤维体积分数（Vf）为30%。得到的成形制品具有所需纹理和良好的表面外观（良好）。根据平均纤维长度（La）、成形制品的增强纤维束（A）的比例以及平均纤维数量（N）的测量结果，平均纤维长度（La）为20mm，临界单纤维数为86，增强纤维束（A）与增强纤维的总量的比率为35Vol%，并且增强纤维束（A）中的平均纤维数量（N）为240。证实了在参考方向和与参考方向垂直的方向上从成形制品切出的试验样品的抗张性质之间不存在差异，并且试验样品具有各向同性性质。成形制品的评价结果示出在表3中。

[实施例9]

在与实施例8中相同的条件下进行操作，区别在于使用在参考例8中制造的无序毡，浸渍时的压制压力为将5MPa，并且模制时的压制压力为20MPa。

可模制性能良好，并且得到的成形制品的增强纤维体积分数（Vf）为45%。得到的成形制品具有所需纹理和良好的表面外观（良好）。成形制品的平均纤维长度（La）为20mm，临界单纤维数为86，增强纤维束（A）与增强纤维的总量的比率为35Vol%，并且增强纤维束（A）中的平均纤维数量（N）为240。证实了在参考方向和与参考方向垂直的方向上从成形制品切出的试验样品的抗张性质之间不存在差异，并且试验样品具有各向同性性质。成形制品的评价结果示出在表3中。

[实施例10]

使用由Kawasaki Hydromechanics Corporation制造的安装有用于浸渍的平坦模具的压力机，将在参考例9中制造的无序毡在260℃的温度和3MPa压力下热压7分钟。随后，将无序毡冷却至50℃，以便获得树脂浸渍度为99%、厚度为0.6mm、增强纤维（碳纤维）体积分数为30%并且增强纤维的单位面积纤维重量为317g/m²的预浸料坯。

可模制性能良好，并且得到的成形制品的增强纤维体积分数（Vf）为30%。得到的成形制品具有所需纹理和良好的表面外观（良好）。根据平均纤维长度（La）、成形制品的增强纤维束（A）的比例以及平均纤维数量（N）的测量结果，平均纤维长度（La）为10mm，临界单纤维数为86，无序毡中增强纤维束（A）与增强纤维的总量的比率为35Vol%，并且增强纤维束（A）中的平均纤维数量（N）为240。证实了在参考方向和与参考方向垂直的方向上从成形制品切出的试验样品的抗张性质之间不存在差异，并且试验样品具有各向同性性质。成形制品的评价结果示出在表3中。

[比较例2]

在与实施例1中相同的条件下进行操作，区别在于使用在参考例10中制造的无序毡。

得到的成形制品厚度不均匀并具有许多缺陷。此外，成形制品没有所需纹理并具有糟糕的表面外观（不良）。成形制品的评价结果示出在表3中。显然本比较例2的成形制品具有低的品质，抗张强度和拉伸模量没有测量。

[比较例3]

在与实施例1中相同的条件下进行操作，区别在于使用在参考例11中制造的无序毡。

可模制性能良好，并且得到的成形制品的增强纤维体积分数（Vf）为30%。得到的成形制品具有所需纹理和良好的表面外观（○）。然而，证实了在参考方向和与参考方向垂直的方向上从成形制品切出的试验样品的抗张性质之间存在约40%的差异，并且样品的各向同性性质不良。成形制品的评价结果示出在表3中。

[比较例4]

通过在与实施例1中相同的条件下进行操作来获得板状预浸料坯，区别在于使用在参考例12中制造的无序毡。得到的预浸料坯具有0.5至1.2mm范围内的不均匀的厚度。显然，即使在使用这种预浸料坯进行模制处理时，也不能获得具有高品质的成形制品。

[比较例5]

通过在与实施例1中相同的条件下进行操作来获得板状预浸料坯，区别在于使用在参考例13中制造的无序毡。得到的预浸料坯具有23.5至27.8mm范围内的不均匀的厚度。显然，即使在使用这种预浸料坯进行模制处理时，也不能获得具有高品质的成形制品。

[比较例6]

通过在与实施例1中相同的条件下进行操作来获得板状预浸料坯，区别在于使用在参考例14中制造的无序毡。得到的预浸料坯具有不均匀的碳纤维分布并且厚度不均匀。显然，即使在使用这种预浸料坯进行模制处理时，也不能获得具有高品质的成形制品。

由于纤维增强复合材料在模制时能够容易地流动，因此实施例1至10的成形制品具有良好的可模制性能和良好的表面外观。

表1

1）CF：碳纤维，2）GF：玻璃纤维，3）PA66：聚酰胺66，

4）PP：聚丙烯，5）PC：聚碳酸酯，

6）表面外观良好的情况（良好），由于许多缺陷使所需纹理不形成并且表面外观不良的情况（不良）。

表2

1）CF：碳纤维，3）PA66：聚酰胺66，

表3

1）CF：碳纤维，3）PA66：聚酰胺66，

7）PA6：聚酰胺6，8）PBT：聚对苯二甲酸丁二酯

工业实用性

本发明的成形制品可以适合地使用在诸如电气和电子设备、汽车、医疗设备、飞机、建筑材料和通用工业部件的各种领域中。

尽管本发明已参考详细和具体实例进行描述，但对于本领域普通技术人员来说，显然可以做出各种改变和修改而不背离本发明的精神和范围。

本申请要求2011年9月6日提交的日本专利申请No.2011-193977的优先权和利益，所述专利申请的公开内容通过参考并入本文。

Claims

1.一种成形制品，包括：

纤维增强复合材料，该纤维增强复合材料包含平均长度为5mm以上并且100mm以下的增强纤维和热塑性树脂，

其中，所述增强纤维的体积分数（Vf=100×增强纤维体积/（增强纤维体积+热塑性树脂体积））为5至80%，

在所述成形制品的表面上形成有纹理，并且

包含临界单纤维数以上所述增强纤维的增强纤维束（A）与所述增强纤维的总量的比率为20Vol%以上并且99Vol%以下，所述临界单纤维数由式（1）定义：

临界单纤维数=600/D （1）

其中，D是单增强纤维的平均纤维直径（μm）。

2.根据权利要求1所述的成形制品，

其中，所述增强纤维束（A）的平均纤维数量（N）满足式（2）：

0.7×10⁴/D²<N<1×10⁵/D² （2）

其中，D是单增强纤维的平均纤维直径（μm）。

3.根据权利要求1或2所述的成形制品，

其中，通过用在任意方向和与所述任意方向垂直的方向上测得的拉伸模量值中的较大值除以较小值所获得的比率（Eδ）为1.0至1.3。

4.根据权利要求1至3任一项所述的成形制品，

其中，所述成形制品的所述表面上的所述纹理是规则的凹凸图案或规则的褶皱。

5.根据权利要求1至4任一项所述的成形制品，

其中，所述增强纤维是选自由碳纤维、玻璃纤维和芳纶纤维所组成的组中的至少一种。

6.根据权利要求1至5任一项所述的成形制品，

其中，所述热塑性树脂是选自由聚烯烃、聚酰胺、聚碳酸酯和聚酯所组成的组中的至少一种。

7.一种用于制造权利要求1至6任一项所述的成形制品的方法，该方法使用无序毡来制造所述成形制品，所述无序毡包含平均纤维长度为5mm以上并且100mm以下的增强纤维和热塑性树脂，其中，所述增强纤维的单位面积纤维重量为25至10000g/m²，并且包含临界单纤维数以上所述增强纤维的增强纤维束（A）与所述无序毡中所述增强纤维的总量的比率为20Vol%以上并且99Vol%以下，所述临界单纤维数由式（1）定义：

临界单纤维数=600/D （1）

其中，D是单增强纤维的平均纤维直径（μm），

该方法包括用于执行浸渍处理和模制处理的步骤A-1）至A-3）：

A-1）获得预浸料坯的步骤：通过当所述热塑性树脂为结晶体时将所述无序毡加热并加压至在所述热塑性树脂的熔点至所述热塑性树脂的分解温度的范围内的温度，或者当所述热塑性树脂为无定形时将所述无序毡加热并加压至在所述热塑性树脂的玻璃化转变温度至所述热塑性树脂的所述分解温度的范围内的温度，以将所述热塑性树脂浸渍到所述增强纤维中，来获得所述预浸料坯；

A-2）在当所述热塑性树脂为结晶体时将在所述步骤A-1）中获得的所述预浸料坯加热至所述热塑性树脂的所述熔点以上并低于所述热塑性树脂的所述分解温度的温度，或者当所述热塑性树脂为无定形时将所述预浸料坯加热至所述热塑性树脂的所述玻璃化转变温度以上并低于所述热塑性树脂的所述分解温度的温度之后，将在所述步骤A-1）中获得的所述预浸料坯布置在纹理加工模具中，以具有在5%以上的范围内的装料比的步骤，当所述热塑性树脂为结晶时将所述模具的温度调整到低于所述热塑性树脂的所述熔点的温度，或者当所述热塑性树脂为无定形时将所述模具的温度调整到低于所述热塑性树脂的所述玻璃化转变温度的温度，所述装料比由式（3）表示：

其中，所述基材面积表示所有所布置的无序毡或预浸料坯在拔模方向上的投影面积，并且

所述模腔投影面积表示在所述拔模方向上的投影面积；以及

A-3）对所述步骤A-2）中布置在所述纹理加工模具中的所述预浸料坯进行加压和模制的步骤，或者

该方法包括用于执行浸渍处理和模制处理的步骤B-1）至B-4）：

B-1）将所述无序毡布置在纹理加工模具中，以具有在5%以上的范围内的装料比的步骤，所述装料比由式（3）表示：

所述模腔投影面积表示在所述拔模方向上的投影面积；

B-2）当所述热塑性树脂为结晶体时将所述纹理加工模具加热到在所述热塑性树脂的熔点至所述热塑性树脂的分解温度的范围内的温度，或者当所述热塑性树脂为无定形时将所述纹理加工模具加热到在所述热塑性树脂的玻璃化转变温度至所述热塑性树脂的所述分解温度的范围内的温度，并对所述无序毡进行加压以执行浸渍的步骤（第一压制步骤）；

B-3）在至少一个压力阶段中对所述无序毡进行加压以使最终压力阶段的压力比所述第一压制步骤中的压力高1.2至100倍的步骤（第二压制步骤）；以及

B-4）通过当所述热塑性树脂为结晶体时将所述模具温度调整到低于所述热塑性树脂的所述熔点，或者当所述热塑性树脂为无定形时将所述模具温度调整到低于所述热塑性树脂的所述玻璃化转变温度，来对所述无序毡进行模制的步骤。

8.根据权利要求7所述的用于制造所述成形制品的方法，

0.7×10⁴/D²<N<1×10⁵/D²（2）

其中，D是单增强纤维的平均纤维直径（μm）。

9.根据权利要求7或8所述的用于制造所述成形制品的方法，

其中，在步骤A-2）中将所述预浸料坯或在步骤B-1）中将所述无序毡布置在所述纹理加工模具的水平部分（0度）处或布置在所述纹理加工模具的倾斜部分处，该倾斜部分相对于所述水平部分成70度以下角度。

10.根据权利要求7至9任一项所述的用于制造所述成形制品的方法，

其中，当作为基材的所述预浸料坯或无序毡被布置在所述纹理加工模具中时，所述基材被布置成避开将要获得的所述成形制品的分支部分。

11.根据权利要求7至10任一项所述的用于制造所述成形制品的方法，

其中，由式（3）表示的所述装料比为5%至100%。

12.根据权利要求7至10任一项所述的用于制造所述成形制品的方法，

其中，由式（3）表示的所述装料比为50%至90%。

13.根据权利要求7至12任一项所述的用于制造所述成形制品的方法，

其中，所述无序毡具有在5至80%范围内的增强纤维体积分数（Vf=100×增强纤维体积/（增强纤维体积+热塑性树脂体积））。

14.根据权利要求7至13任一项所述的用于制造所述成形制品的方法，

其中，以100重量份的所述增强纤维计，所述无序毡中的所述热塑性树脂的量为50至1000重量份。